[发明专利]一种全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用，属于微电子技术领域，包括：将氨基单体、氟弹性体、联苯四甲酸二酐和溶剂混合，进行聚合反应，得到聚酰胺酸复合溶液，再进行酰胺化处理，得到聚酰亚胺复合薄膜；所述氟弹性体中六氟丙烯的质量含量为20～50％。本发明在聚合过程中添加氟弹性体，能够使氟弹性体更为均匀的分散在复合薄膜中，控制氟弹性体中六氟丙烯的质量含量，能够降低复合薄膜的介电常数，同时保持较好的热稳定性。实施例的结果显示，本发明制备的聚酰亚胺复合薄膜在100Hz频率时的介电常数可从3.3降低至1.3，10⁶Hz时介电常数可低至1.27，同时，复合薄膜的玻璃化转变温度在300℃以上。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺(Polyimide)作为一种以酰亚胺环为结构的高性能聚合物材料，因其具有优异的机械性能、化学稳定性、耐腐蚀、抗辐射等优势而被广泛应用于集成电路、微电子及绝缘材料等领域。但是，传统的聚酰亚胺的介电常数较高，通常在3.0-3.4左右，随着电子电器设备微型化、集成化的发展，已无法满足当下所需电介质材料的要求。

现有技术中为了降低聚酰亚胺的介电常数，通常在聚酰亚胺中添加多孔纳米粒子，如公开号为CN112646179A的发明专利中以正硅酸乙酯作为硅源制备多孔硅纳米离子，再加入聚酰亚胺中以降低其介电常数。但是，此方法对聚酰亚胺介电常数的改善非常有限，其得到的聚酰亚胺薄膜在1MHz下的介电常数均在2.0以上，同时会对聚酰亚胺本身的热稳定性造成一定程度的破坏。

因此，如何降低聚酰亚胺材料的介电常数并保持其较高热稳定性成为现有技术的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用。本发明制备的聚酰亚胺复合薄膜具有更低的介电常数及较高的热稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氨基单体、氟弹性体(FEM)、联苯四甲酸二酐和溶剂混合，进行聚合反应，得到聚酰胺酸复合溶液；所述氟弹性体中六氟丙烯的质量含量为20～50％；

(2)将所述步骤(1)得到的聚酰胺酸复合溶液进行酰胺化处理，得到聚酰亚胺复合薄膜。

优选地，所述步骤(1)中的氨基单体包括1，4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯、9，9-双(3-氟-4-氨基苯基)芴和三(4-氨基苯基)胺。

优选地，所述步骤(1)氨基单体中氨基总物质的量与联苯四甲酸二酐中酸酐基团的物质的量之比为1∶1。

优选地，所述步骤(1)中氟弹性体的质量与氨基单体、联苯四甲酸二酐和氟弹性体的总质量之比为(1～20)∶100。

优选地，所述步骤(1)中的溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种。

优选地，所述步骤(1)中氨基单体、氟弹性体和联苯四甲酸二酐的总质量与溶剂的体积比为1g∶(8～10)mL。

优选地，所述步骤(1)中聚合反应的温度为20～30℃，聚合反应的时间为8～15h。

优选地，所述步骤(2)中酰胺化处理的温度为80～300℃，酰胺化处理的时间为1～5h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜。

本发明还提供了上述技术方案所述全有机低介电聚酰亚胺复合薄膜在集成电路、微电子和绝缘材料领域的应用。